Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
IGE-XAO
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Wysokoprądowy bistabilny włącznik MOSFET, sterowany przyciskiem chwilowym.

07 Cze 2015 20:16 3429 21
  • Poziom 8  
    Witam chciałbym zbudować układ na schemacie:

    Wysokoprądowy bistabilny włącznik MOSFET, sterowany przyciskiem chwilowym.


    Z tym że potrzebowałbym go dopasować do współpracy z 7 celami Li-Po, i prądami które mogą dojść do max 180A (2 silniki bezszczotkowe o max. prądzie 90A, podłączone pod podwójny regulator obrotów). Układ miałby pełnić funkcję włącznika zasilania, w elektrycznym longboardzie. Myślałem nad zastosowaniem MOSFETa IRFP7530, do sterowania prądem, jakie dobrać pozostałe komponenty żeby układ działał? Pozdrawiam serdecznie.
  • IGE-XAO
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Z tym że potrzebowałbym go dopasować do współpracy z 7 celami Li-Po
    Jak połączone? jakiego zakresu napięć się spodziewać?

    Cytat:
    Myślałem nad zastosowaniem MOSFETa IRFP7530, do sterowania prądem,
    Trochę słaby, po pierwsze ma 3mΩ Rds(on) (liczę nagrzany), po drugie jakby taki prąd miał przez niego płynąć to nóżki by wyparowały, nie mówię nawet o tranzystorze.

    Przykładowo taki IRFS7430 ma połowę lepiej, wystarczy ich połączyć pięć równolegle i przy 180A zmieścisz się w 10W mocy strat na tranzystorach.

    Nie wiem gdzie się zaopatrujesz, ale szukanie tranzystora zacznij od wybrania takiego o najmniejszym Rds(on) przy niezbyt dużym zapasie Vds.
  • Poziom 8  
    Dzięki za odpowiedź, te 7 celi połączone szeregowo (do nich kolejne 7 równolegle, aku ma konfigurację 7S2P), więc minimum będzie 25,9 V, a na pełnym naładowaniu 29,4 V. Co do pozostałych komponentów układu, to przy podanym napięciu będą w stanie wysterować to powiedzmy 5 szeregowo połączonych IRFS7430?
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Co do pozostałych komponentów układu, to przy podanym napięciu będą w stanie wysterować to powiedzmy 5 szeregowo połączonych IRFS7430?

    Tranzystory będą równolegle, wziąłem za przykład IRFS7430 bo taki mi znalazła wyszukiwarka popularnego sklepu, teraz spojrzałem że jest trochę lepsza wersja w innej obudowie IRFS7430-7PPbF max 0,75mΩ@25°C czyli nawet jak sie nagrzeje do 100°C będzie miał 1mΩ na czterech takich tranzystorach będzie poniżej 8W strat przy 180A, 2W i 45A na jeden, czyli nie będzie sie trzeba przejmować chłodzeniem.

    Ograniczenie tego układu są trzy:
    1. na bramkę tranzystora nie wolno podać >20V a najlepiej ograniczyć do 10-12V - to mozna zrobić diodą Zenera.
    2 układ w stanie wyłączonym pobiera 3mA i trochę rozładowuje akumulatory, ile dopuszczasz?
    3. szybkość właczania - cztery duże tranzystory będa miały spory ładunek bramki - 1400nC (przy 12V) czyli załączanie potrwa ok 0,7ms z SOA wynika że gdyby przy załączaniu od razu płynął prąd maksymalny to się ocieramy o maksimum, w większości urżadzeń silniki nie startują podczas załaczania zasilania ale jeśli były by powody, przełaczanie można przyspieszyć.

    punkty 2 i 3 prowadzą do sprzecznych wymagań można to rozwiązać dodając wtórnik emiterowy.
    Rezystor 33kΩ da niewielką "upływność" tego wyłacznika (poniżej 1mA) jeśli na wyjściu zostaną same niskoprądowe obciażenia coś może sie samo załączyć na chwilę (podobnie jak migające lampy LED zasilane prądem z wyłącznika z podświetleniem )

    Piszę o różnych wadach/zaletach tego układu, bo wszystkie można zmienić/poprawić, trochę bardziej go komplikując.
  • IGE-XAO
  • Poziom 8  
    Wybacz moje zamroczenie, myślałem równolegle, napisałem co innego (co sesja robi z człowiekiem...).

    Ad. 3 Czas włączania nie gra roli, nigdy podczas włączania nie będzie płynąć maksymalny prąd.

    Ad.2 Fajnie by było jakby pobór prądu przez układ był możliwe jak najmniejszy, niemniej do dłuższego przechowywania i tak zakładam odłączanie akumulatorów od elektroniki.

    Biorąc pod uwagę powyższe wytyczne jak byś widział zmodyfikowanie tego schematu z pierwszego postu. Niestety moje studia nie mają nic wspólnego z elektroniką (lekarsko-dentystyczny), a doświadczenie ogranicza się do lutowania kitów z AVT i robienia własnych płytek różnych prostych układów, jak chodzi o projektowanie układów to nie wiem nic.

    Znalazłem jeszcze jeden układ który zdaje się spełniać moje założenia, jak wyglądałaby jego adaptacja do współpracy z 4 równolegle połączonymi IRFS7430-7PPbF, po prostu trzeba by je podłączyć równolegle czy nie jest to takie proste?

    Wysokoprądowy bistabilny włącznik MOSFET, sterowany przyciskiem chwilowym.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Cytat:
    Ad.2 Fajnie by było jakby pobór prądu przez układ był możliwe jak najmniejszy, niemniej do dłuższego przechowywania i tak zakładam odłączanie akumulatorów od elektroniki.
    Ten drugi układ będzie lepszy, bo nie pobiera prądu w stanie spoczynku ani nie wymaga przepływu prądu przez wyłaczone obciażenie i pojemność bramek przeładowuje szybciej - z małej impedancji.

    Cytat:
    Niestety moje studia nie mają nic wspólnego z elektroniką (lekarsko-dentystyczny),
    Ucz sie ucz, w tym fachu deficyt profesjonalistów widać jescze lepiej niż w naszym (;

    Cytat:

    Znalazłem jeszcze jeden układ który zdaje się spełniać moje założenia, jak wyglądałaby jego adaptacja do współpracy z 4 równolegle połączonymi IRFS7430-7PPbF, po prostu trzeba by je podłączyć równolegle czy nie jest to takie proste?
    Równolegle ale wypadało by do każdego tranzystora dać oddzielny rezystor bramkowy żeby wyrównać rozpływ prądów w stanach przejściowych i wytłumić możliwe oscylacje, poza tym dioda Zenera i jeszcze rezystor żeby ograniczyć prąd impulsowy diody Zenera.

    Wysokoprądowy bistabilny włącznik MOSFET, sterowany przyciskiem chwilowym.
  • Poziom 8  
    Dziękuję bardzo za pomoc, jak znajdę w końcu chwilę wytchnienia od sesji to zbuduję układ i dam znać co z tego wyszło ;) Pozdrawiam serdecznie.
  • Poziom 8  
    Zrobilem płytkę i polutowałem elementy, kilka razy sprawdzałem czy się gdzieś nie machnąłem przy projektowaniu ale wychodzi na to że nie, sprawdzałem czy nie występują gdzieś zwarcia i nie ma takowych, a mimo wszystko układ nie daje prądu na wyjściu. Jako tranzystor Q1 zastosowałem 2N3703, może taki być? 4 równolegle podłączone tranzystory to IRFS7430-7PPbF, każdy ma bramkę połączoną przez rezystor 20 ohm, dren i żródło każdego połączone równolegle, dodana dioda zenera 12 V wdłg powyższego schematu. Zastanawiam się co może być nie tak...
  • Poziom 43  
    Wrzucę tu to co napisałeś jako kontynuację
    Cytat:
    Cześć, polutowałem układ według Twoich wskazówek, początkowo jako tranzystor Q1 był 2N3703, ale układ wtedy nawet nie chciał się włączać, dzisiaj go wymieniłem na BC640, i po podłączeniu zasilania układ jest wyłączony, po zwarciu styków włącznika chwilowego włącza prąd na wyjściu, z tym że ponowne zwarcie styków go nie wyłącza. Wyłącza go zwarcie nóżek kondensatora C1 prz zwartych stykach włącznika chwilowego. Kombinowałem z różnymi pojemnościami kondensatorów jakie miałem ale nic, z tego co akurat miałem (10uF, 1uF) nie chce prawidłowo działać. Układ gdy jest włączony zdaje się nie chcieć połączyć bramek mosfetów z masą podczas zwierania styków chwilowych co pewnie znaczy że kondensator C1 jest cały czas naładowany (a z opisu działania układu nie powinien być). Masz może pomysł jak rozwiązać ten problem?

    Zmierz napiecie na C1 stanie wyłaczonym, napiecie na bramce w stanie włączonym.
    2N3703 wg wartości prądów które tu płyną powinien działać, żeby sprawdzic co było z nim nie tak, potrzeba zmierzyc napiećie na kolektorze przy zwartym D i S tranzystorów klucza.

    Policzę jeszcze jaka pojemność jest potrzebna przy wyłączaniu, bo przyznam że liczyłem tylko włączanie.
  • Poziom 8  
    Zapomniałem jeszcze dodać że testowałem ten układ na 3 celach lipo tj. przy około 11 V. wtedy układ po podłączeniu zasilania nie daje prądu na wyjściu, napięcie na kondensatorze C1 wynosi 5,8 V, po włączeniu napięcie na bramkach mosfetów wynosi praktycznie tyle co prąd wejściowy, czyli lekko ponad 11V. Sprawdzałem dzisiaj z docelowym źródłem zasilania dającym 29,2 V i niestety po podłączeniu zasilania układ od razu daje prąd na wyjściu, napięcia na bramkach mosfetów wynoszą wtedy około 28 V.
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Zapomniałem jeszcze dodać że testowałem ten układ na 3 celach lipo tj. przy około 11 V. wtedy układ po podłączeniu zasilania nie daje prądu na wyjściu, napięcie na kondensatorze C1 wynosi 5,8 V, po włączeniu napięcie na bramkach mosfetów wynosi praktycznie tyle co prąd wejściowy, czyli lekko ponad 11V.

    Napiecia były by ok, a te 5,8V to pewnie stąd że twój miernik ma rezystancje wewnętrzną 1MΩ, czy przy 11V układ działa poprawnie?


    Cytat:
    Sprawdzałem dzisiaj z docelowym źródłem zasilania dającym 29,2 V i niestety po podłączeniu zasilania układ od razu daje prąd na wyjściu, napięcia na bramkach mosfetów wynoszą wtedy około 28 V.
    Jest jakiś błąd w połączeniach albo dioda Zenera nie spełnia swojej funkcji, zmierz na niej napiecie.

    Samoczynne włączenie może być spowodowane pojemnością wyjściową MOSFET'ów, daj na wyjście kondensator elektrolityczny 10uF, a równolegle do złacza B-E rezystor 10kΩ.
    Czy przy 29V układ daje sie załączyć/wyłączyć przyciskiem, czy bezpośrednio sterujesz bramkę?
  • Poziom 8  
    Cytat:
    Jest jakiś błąd w połączeniach albo dioda Zenera nie spełnia swojej funkcji, zmierz na niej napiecie.


    Słuszna obserwacja, kombinując na własną rękę ją wylutowałem bo nie było jej na oryginalnym schemacie (… i zapomniałem wlutować, nieświadomie mierzyłem napięcia bez niej) stąd to 28 V, po wlutowaniu z powrotem jest 12 V na bramkach mosfetów.

    Cytat:
    Samoczynne włączenie może być spowodowane pojemnością wyjściową MOSFET'ów, daj na wyjście kondensator elektrolityczny 10uF, a równolegle do złacza B-E rezystor 10kΩ.
    Czy przy 29V układ daje sie załączyć/wyłączyć przyciskiem, czy bezpośrednio sterujesz bramkę?


    Dodałem kondensator tantalowy 10 uF na wyjściu oraz rezystor 10 kΩ między bazę a emiter tranzystora Q1, sprawdzałem układ z docelowym zasilaniem tj. 29V, po podłączeniu zasilania jest wyjściowo wyłączony (tu jest poprawa bo wcześniej przy 29 V od razu dawał prąd na wyjściu), daje się go załączyć przyciskiem chwilowym, za to nie daje się go wyłączyć za pomocą tego samego przycisku. Układ da się wyłączyć bezpośrednio sterując bramką (zwieram styki kondensatora C1)

    Podsumowując układ włącza się prawidłowo, teraz została jedynie kwestia wyłączania.
  • Poziom 38  
    Wyłączenie w tej aplikacji należałoby wykonać drugim przyciskiem.
  • Poziom 8  
    A nie jest to kwestia odpowiedniej pojemności kondensatora (to taka hipoteza wysnuta tylko i wyłącznie na podstawie mojej laickiej logiki)?
  • Poziom 38  
    Podaj dokładnie ,którym schematem się posługujesz?

    Ale popatrz na to tak tranzystor Q1 działa w tym przypadku jak zatrzask- podaje sam sobie napięcie zasilania do potrzymania( załącza Q2 zasilający również jego samego) ,kiedy puszczony zostaje przycisk.

    Aby zaprzestał przewodzenia musi być przerwane napięcie podtrzymania, a nie podane poraz koleiny.
  • Poziom 8  
    Schemat z postu #6. Według opisu autora schematu, przy ponownym naciśnięciu przycisku chwilowego, bramki mosfetów dostają połączenie z masą za pośrednictwem kondensatora C1 (w stanie włączonym układu powinien być rozładowany) co skutkuje wyłączeniem mosfetów a następnie tranzystora Q1.

    Tu Link do oryginalnego opisu.
  • Poziom 38  
    Ale te dwa schematy nie odpowiadają sobie ściśle , nawet uwzględniając zmianę polaryzacji tranzystora sterującego.

    Kondesator w twoim przypadku powinien być podpięty do dodatniego bieguna zasilania , a nie do masy .


    https://www.elektroda.pl/rtvforum/files-rtvforum/e-switch_01_1c31010.jpg


    Wtedy układ będzie stabilnie pracował.

    Ogólnie całe to opracowanie niezbyt ambitne, minimalistyczne do konkretnego zastosowania.

    Ja bym jednak była za bardziej może rozbudowanym ,ale pewnym rozwiązaniem.



    Kiedyś ,nie tak dawno był poruszony bardzo podobny temat:


    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?t=3023496&highlight=

    a wcześniej jeszcze:

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2400255-30.html
  • Poziom 8  
    Cytat:
    Kondesator w twoim przypadku powinien być podpięty do dodatniego bieguna zasilania , a nie do masy .


    Tak to powinno wyglądać? (bo jeśli tak to sprawdziłem i niestety dalej układ pozostaje włączony po zwarciu styków przycisku chwilowego)
    Wysokoprądowy bistabilny włącznik MOSFET, sterowany przyciskiem chwilowym.

    Że się da bardziej skomplikowanie (i stabilniej przy prawidłowym wykonaniu) to wiem, ale chciałem zastosować coś maksymalnie prostego z minimalną ilością elementów, widziałem takie rozwiązania zbudowane na bazie przerzutnika flip flop, ale to zawsze jeden tranzystor więcej.

    Da się to jakoś uratować? Bo nie ukrywam że chciałbym wykorzystać te podzespoły co już mam i zależy mi na tym zastosowaniu pojedynczego przycisku chwilowego do sterowania układem, dla zachowania estetyki obudowy na akumulatory elektrycznego longboarda.
  • Poziom 38  
    Nie przejrzałeś :

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/files-rtvforum/e-switch_01_1c31010.jpg

    - to jest układ sprawdzony wielokrotnie, doczekał się co najmniej kilkunastu realizacji pracujących do chwili obecnej w różnych modelach z napędem elektrycznym.


    P.S.: - ogólnie to należałoby się zastanowić nad zastosowaniem ze względów bezpieczeństwa głównego wyłącznika czysto mechanicznego, coś w rodzaju wyłącznika akumulatora w samochodzie( dostępne na allegro i sklepach motoryzacyjnych).

    N.p.: -Przełącznik SCI SCI A23-2.

    Stosując N-mosfety należało by je sterować przy pomocy solidnego przełącznika dwu położeniowego ( hebelka:d) ,tak by nie możliwe było przypadkowe, łatwe załączenie układu.

    Nie zapomnij o zastosowaniu bezpiecznika np.: typu MegaVal , MidiVal do 32V, albo WTN.
  • Poziom 8  
    Przejrzałem tylko zostawiałem tą opcję jako ostateczność, mając nadzieję uratować to co już rozgrzebałem ;) Jeszcze ostatnie pytanie odnośnie wstawionego przez Ciebie linka do schematu, ten układ będzie pobierać prąd w stanie wyłączonym (jeśli tak to jakiego rzędu poboru prądu można się spodziewać)?
  • Poziom 38  
    Prąd na poziomie będzie nA. Pomijalnie mały.
    Przeanalizowałam również twój układ .
    Poprawki które zostały wprowadzone powinny być trochę skorygowane.
    Rezystor bramkowy w twoim przypadku wystarczy na poziomie 1oma.
    Diody zenera bezpośrednio na bramce tranzystorów, drugi rezystor 20 om zbędny.
    Właściwie on może tu powodować brak poprawnego funkcjonowania układu.
  • Poziom 8  
    Sprawdziłem z proponowanymi poprawkami, zdawał się kilka razy zaskoczyć jak należy (ale zdecydowaną większość razy nie), faktycznie nie jest to stabilna praca na jakiej by mi zależało. Jednak chyba skorzystam ze schematu tego e-switcha, przelutuję mosfety które już mam, a całość będzie sterowana z bistabilnego przełącznika. Dzięki za pomoc.